微電極記錄引導(dǎo)的方向性導(dǎo)線的植入的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及組織刺激系統(tǒng)，更特別地，涉及植入具有徑向分段電極的導(dǎo)線的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]深部腦刺激(DBS)以及其他涉及向腦部植入導(dǎo)線和導(dǎo)管的有關(guān)手術(shù)越來越多地用來治療像帕金森癥、肌張力障礙、特發(fā)性震顫、癲癇、肥胖、抑郁、運(yùn)動(dòng)控制障礙，及其他使人衰弱的疾病這樣的狀況。在這些手術(shù)中，策略地把導(dǎo)管、導(dǎo)線、或其他醫(yī)療器件放置在腦部的目標(biāo)部位。在腦部定位深部腦刺激的“最佳”或最優(yōu)部位可能是辛苦的過程。
[0003]植入用于深部腦刺激的導(dǎo)線通常涉及用微電極記錄單個(gè)細(xì)胞的活動(dòng)來初步確定有希望的腦部位。微電極記錄通常由微電極記錄(MER)系統(tǒng)完成，該系統(tǒng)包括小直徑電極，其具有記錄單個(gè)細(xì)胞活動(dòng)最優(yōu)的相對(duì)較小的表面面積。微電極，其本質(zhì)可以是至少具有非絕緣的遠(yuǎn)部以接收電信號(hào)的絕緣線，微電極起探針的作用來定位腦部中用于深部腦刺激的最優(yōu)部位。由微電極檢測(cè)到的活動(dòng)然后由微電極記錄系統(tǒng)記錄。微電極記錄的輸出沿路徑前進(jìn)通過腦部被稱為記錄道。
[0004]微電極通過腦部不同區(qū)域產(chǎn)生了各個(gè)區(qū)域獨(dú)特的電信號(hào)。例如，丘腦底核(sub-thalamic nucleus，STN)中神經(jīng)元活動(dòng)的模式不同于黑質(zhì)中神經(jīng)元活動(dòng)的模式?；谶@些獨(dú)特的模式，微電極記錄可用來勾畫出不同腦部結(jié)構(gòu)(例如，丘腦底核)的準(zhǔn)確邊界以幫助確定永久性刺激電極最有效的位置。在當(dāng)前技術(shù)中，隨著微電極前進(jìn)，電生理學(xué)家在紙上將丘腦底核的長(zhǎng)度標(biāo)記為沿軸線的彩色線(軸線上的刻度線代表距目標(biāo)的距離)。線的長(zhǎng)度由微電極同時(shí)記錄的測(cè)量結(jié)果決定。然后代表深部腦刺激導(dǎo)線電極的尖點(diǎn)可放置在彩色線上以確定導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)插入到腦部中的深度，以及導(dǎo)線上的什么電極可被激活作為治療干預(yù)的一部分。這種方法對(duì)映射丘腦底核的一個(gè)尺寸(例如，深度)是有效的，于是使用那個(gè)信息引導(dǎo)把導(dǎo)線放置在那個(gè)尺寸。
[0005]雖然這種技術(shù)對(duì)非方向性深部腦刺激導(dǎo)線設(shè)計(jì)是很有用的，在使用徑向方向性深部腦刺激導(dǎo)線設(shè)計(jì)(其可包括徑向分段電極)的情況下，可能需要映射不止一個(gè)尺寸。特別地，針對(duì)這些導(dǎo)線設(shè)計(jì)，知道分段電極的徑向定向以及他們?cè)谀X部中的深度是可取的。這樣，仍然需要一種使用微電極記錄數(shù)據(jù)來引導(dǎo)深部腦刺激導(dǎo)線定向以及深度的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了把導(dǎo)線植入到患者腦部組織中的方法。該導(dǎo)線包括至少一組在導(dǎo)線遠(yuǎn)端上的徑向分段電極。該方法包括通過腦部組織中分別多個(gè)記錄道執(zhí)行多個(gè)微電極記錄；基于微電極記錄生成腦部結(jié)構(gòu)(例如，丘腦底核)在腦部組織中的三維映射；以及將至少一組徑向分段電極的圖表定位在腦部結(jié)構(gòu)的映射上，以生成導(dǎo)線在腦部組織中期望的深度和期望的徑向定向的圖形化描述。至少一組徑向分段電極的圖表可以是至少一組徑向分段電極的二維圖表。該方法還包括根據(jù)期望的深度和期望的徑向定向把導(dǎo)線植入到腦部組織中。
[0007]該方法還可包括在植入導(dǎo)線之前使用徑向方向性設(shè)備來確定導(dǎo)線的實(shí)際徑向定向。徑向方向性設(shè)備可包括徑向方向性標(biāo)尺，其基于徑向分段電極組中的電極與導(dǎo)線近端上的觸點(diǎn)之間的電氣接續(xù)性確定導(dǎo)線的實(shí)際徑向定向。徑向分段電極組可包括至少兩個(gè)電極，并且徑向方向性標(biāo)尺可包括遠(yuǎn)側(cè)觸點(diǎn)。該方法還可包括連接導(dǎo)線至徑向方向性標(biāo)尺，使得徑向分段電極組中其中一個(gè)電極電連接至徑向方向性標(biāo)尺上的遠(yuǎn)側(cè)觸點(diǎn)，其中徑向方向性標(biāo)尺包括指示器，其用于指示哪一個(gè)電極與徑向方向性標(biāo)尺形成接觸。
[0008]徑向方向性設(shè)備可包括激光，并且導(dǎo)線的實(shí)際徑向定向可通過使用光學(xué)方法確定。例如，導(dǎo)線可包括與徑向分段電極組中其中一個(gè)電極對(duì)準(zhǔn)的激光標(biāo)記，并且徑向方向性設(shè)備可包括指示器，其用于指示激光標(biāo)記何時(shí)與激光對(duì)準(zhǔn)。在另一示例中，導(dǎo)線可包括光學(xué)不透明開窗，徑向方向性設(shè)備可包括發(fā)射器-檢測(cè)器。確定導(dǎo)線的實(shí)際徑向定向包括使導(dǎo)線繞它的縱軸旋轉(zhuǎn)以及使用發(fā)射器-檢測(cè)器對(duì)開窗進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0009]該方法還可包括使用計(jì)算機(jī)來生成腦部結(jié)構(gòu)的映射并定位至少一組徑向分段電極的圖表。定位至少一組徑向分段電極的圖表可包括使用定位設(shè)備來拖拽和釋放至少一組徑向分段電極的圖表。
[0010]根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了用于確定導(dǎo)線的徑向定向的設(shè)備。導(dǎo)線包括至少一組在導(dǎo)線遠(yuǎn)端上的徑向分段電極，以及至少兩個(gè)在導(dǎo)線近端上的觸點(diǎn)。徑向分段電極組中的各電極連接至在導(dǎo)線近端上的其中一個(gè)觸點(diǎn)。
[0011]設(shè)備包括具有遠(yuǎn)側(cè)觸點(diǎn)和至少兩個(gè)近側(cè)觸點(diǎn)的徑向方向性標(biāo)尺，和用于指示徑向分段電極組中哪個(gè)電極與徑向方向性標(biāo)尺形成接觸的指示器。徑向方向性標(biāo)尺配置成接觸導(dǎo)線使得標(biāo)尺的遠(yuǎn)側(cè)觸點(diǎn)連接至徑向分段電極組中其中一個(gè)電極，并且標(biāo)尺的近側(cè)觸點(diǎn)連接至導(dǎo)線的近側(cè)觸點(diǎn)，因此在連接至標(biāo)尺的遠(yuǎn)側(cè)觸點(diǎn)的其中一個(gè)電極與對(duì)應(yīng)于該其中一個(gè)電極的導(dǎo)線近側(cè)觸點(diǎn)之間形成閉合電路。指示器配置成指示電極的哪一個(gè)近側(cè)觸點(diǎn)處于閉合電路中。
[0012]徑向分段電極組可包括三個(gè)電極，并且徑向方向性標(biāo)尺可包括三個(gè)近側(cè)觸點(diǎn)。徑向方向性標(biāo)尺可包括至少兩個(gè)開路，其中各開路包括遠(yuǎn)側(cè)觸點(diǎn)和其中一個(gè)近側(cè)觸點(diǎn)。徑向方向性標(biāo)尺可配置成附裝至立體定向架。
[0013]根據(jù)本發(fā)明又一方面，提供了用于規(guī)劃待植入到患者腦部組織中的導(dǎo)線的深度和徑向定向的外部控制設(shè)備。導(dǎo)線包括至少一組在導(dǎo)線遠(yuǎn)端上的徑向分段電極。外部控制設(shè)備包括配置成接收微電極記錄系統(tǒng)的輸入并接收用戶的輸入的用戶界面，其中微電極記錄系統(tǒng)的輸入包括與通過腦部組織中分別多個(gè)記錄道的多個(gè)微電極記錄有關(guān)的信息，其中用戶的輸入包括與導(dǎo)線相對(duì)于腦部組織期望的位置有關(guān)的信息。外部控制設(shè)備還包括控制電路，其配置成響應(yīng)微電極記錄的輸入生成腦部結(jié)構(gòu)在腦部組織中的三維映射，以及響應(yīng)用戶的輸入在腦部結(jié)構(gòu)的映射上定位至少一組徑向分段電極的圖表以生成導(dǎo)線在腦部組織中期望的深度和期望的徑向定向的圖形化描述。至少一組徑向分段電極的圖表可以是至少一組徑向分段電極的二維圖表。
[0014]控制電路可配置成在腦部結(jié)構(gòu)的映射上拖拽和釋放至少一組徑向分段電極的圖表?？刂齐娐房膳渲贸?通過連接定位設(shè)備至至少一組徑向分段電極的圖表來選擇至少一組徑向分段電極的圖表；通過移動(dòng)定位設(shè)備來拖拽至少一組徑向分段電極的圖表；以及通過分開定位設(shè)備與拖拽的至少一組徑向分段電極的圖表來釋放至少一組徑向分段電極的圖表。
[0015]通過閱讀以下優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說明，其旨在說明而并非限制本發(fā)明，本發(fā)明其他的以及更多的方面和特征是顯而易見的。
【附圖說明】
[0016]【附圖說明】了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的設(shè)計(jì)和效用，其中相似的元件由共同的附圖標(biāo)記指代。為了更好地理解上述以及本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和目的是如何獲得的，參照附圖表示的【具體實(shí)施方式】，描繪了以上簡(jiǎn)述的本發(fā)明更加詳細(xì)的說明。認(rèn)識(shí)到，這些附圖僅描繪了本發(fā)明典型的實(shí)施方式，因此并不認(rèn)為其限制了本發(fā)明的范圍，通過使用附圖，用附加的具體說明和細(xì)節(jié)描述并說明了本發(fā)明，其中:
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式構(gòu)建的深部腦刺激(DBS)系統(tǒng)的平面圖；
[0018]圖2是圖1的DBS系統(tǒng)中使用的可植入脈沖發(fā)生器(IPG)和神經(jīng)刺激導(dǎo)線的剖視圖；
[0019]圖3是圖2中其中一個(gè)神經(jīng)刺激導(dǎo)線沿線3-3的剖面圖；
[0020]圖4是患者頭部的剖視圖，示出圖1中DBS系統(tǒng)的刺激導(dǎo)線及IPG的植入；
[0021]圖5是腦部結(jié)構(gòu)映射的圖表；
[0022]圖6是圖2中其中一個(gè)神經(jīng)刺激導(dǎo)線上的電極陣列的二維展開表示；
[0023]圖7是定位在圖5腦部結(jié)構(gòu)映射上的圖6電極陣列的圖表；
[0024]圖8是外部控制設(shè)備組件的框圖，外部控制設(shè)備用于規(guī)劃圖2中其中一個(gè)神經(jīng)刺激導(dǎo)線植入到腦部組織中的深度和徑向定向；
[0025]圖9是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式與圖2中的神經(jīng)刺激導(dǎo)線一起使用的徑向方向性設(shè)備的主視圖；
[0026]圖10是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式與圖2中的神經(jīng)刺激導(dǎo)線一起使用的徑向方向性設(shè)備的主視圖；
[0027]圖11是徑向方向性設(shè)備與立體定向設(shè)備一起使用以把神經(jīng)刺激導(dǎo)線引入到患者腦部中的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]隨后的說明涉及深部腦刺激(DBS)系統(tǒng)。然而，需要了解的是，雖然本發(fā)明適于應(yīng)用在深部腦刺激中，但在其最寬泛的方面，本發(fā)明并不這樣限制。相反，本發(fā)明可以與任何類型的用于刺激組織的可植入電路一起使用。